(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極を備えた第１の基板と、スイッチ素子と、このスイッチ素子に接続して設置され、そして少なくとも一つのゲートを有する第２の電極とを備えた第２の基板と、複数個の液晶分子を有し且つ前記第１の基板と前記第２の基板との間に設置された液晶層と、を備えてなり、その中、前記第２の電極は、前記ゲート中央の上方の位置にスリットを形成することにより、同一の電圧信号が印加される複数個の分段電極部に分割されたものであり、そして前記第１と第２の電極間の電圧による第２電界が前記液晶層に印加されておらず、かつ前記第１の電極と前記ゲートとの間の電圧によって第１電界が印加されている時は、前記スリット上方付近の液晶分子の方向が前記第１の基板及び前記第２の基板の表面に平行にアライニングするほか、他の液晶分子の方向が該第１の基板及び第２の基板の表面に垂直にアライニングし、一方、十分に前記第１電界と前記第２電界が前記液晶層に印加されている時は、前記他の液晶分子の方向が該第１の基板及び該第２の基板の表面に平行にアライニングするようにしたことを特徴とする液晶表示器。
【請求項２】
前記液晶分子は負誘電異方性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示器。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に間隙が発生するための間隙物を備え、前記間隙物が金属及び有機材質の中の一種により組成されてなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示器。
【請求項４】
前記液晶表示器はさらに、それぞれ前記第１の基板及び前記第２の基板に付着された両偏曲板を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示器。
【請求項５】
共通電極を備えた第１の基板と、複数本のゲート線、複数本の信号線、及び複数個の画素電極が前記ゲート線及び前記信号線により定義された画素領域に形成された第２の基板と、複数個の液晶分子を有し、且つ前記第１の基板と前記第２の基板との間に設置され、そしてマトリクス・タイプの複数個の画素部分が定義された液晶層と、を備えてなり、前記画素電極は第１のスリットと第２のスリットを有し、前記ゲート線中央の上方にあたる所には前記第１のスリットが形成されてあり、隣接する二つの前記ゲート線の中間上方には前記第２のスリットが形成され、前記共通電極と画素電極と間の電圧による第２電界が前記液晶層に印加されておらず、かつ前記共通電極と前記ゲート線との間の電圧によって第１電界が印加されている時は、前記第１のスリット上方付近の液晶分子の方向が、前記第１電界により、前記第１の基板及び前記第２の基板の表面に平行にアライニングするほか、他の液晶分子の方向が該第１の基板及び第２の基板の表面に垂直にアライニングし、一方、十分に前記第１電界と前記第２電界が前記液晶層に印加されている時は前記他の液晶分子の方向が該第１の基板及び該第２の基板の表面に平行にアライニングするようにしたことを特徴とする液晶表示器。
【請求項６】
前記第２の基板はさらに、前記ゲート線上方に形成されたゲート絶縁層を備え、前記第２の基板はまたさらに、一部のゲート絶縁層上の、前記ゲート線上方に位置する所に形成された半導体層を備えてなることを特徴とする請求項５記載の液晶表示器。
【請求項７】
前記第１電界が印加され、前記第２電界が前記液晶層に印加されていない時は、前記第１のスリット上方付近の液晶分子の方向が前記第１の基板及び前記第２の基板の表面に平行にアライニングしてダーク状態を形成し、一方、十分に前記第１電界と前記第２電界が液晶層に印加されている時は、液晶分子の方向が該第１の基板及び該第２の基板の表面に平行にアライニングしてホワイト状態を形成することを特徴とする請求項１又は５記載の液晶表示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示器（ＬＣＤ）に関し、特に偏曲垂直アラインメント・モード液晶表示器（ｂｉａｓｅｄ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｍｏｄｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示器は両基板及び両基板間に設けられた液晶層により組成され、光線はこの液晶層に印加した電界強度の制御により伝送されている。
【０００３】
ツイステッド・ネマチック型液晶表示器（ＴＮＬＣＤ）は目前一番愛用されている液晶表示器であり、透明マトリクス基板と、透明相対基板と、それぞれ透明基板の内表面に形成されていると共に互いに対向してその間に介在する液晶層を駆動できるようにした一対の透明電極と、それぞれ透明基板の外表面に付着した一対の偏極板とを備えている。そして液晶表示器のオフ・ステート下、すなわち電界がまだ透明電極に印加していない状態下では、液晶層の液晶分子の方向が基板に垂直にアライニングしている。
【０００４】
ところが、伝統のツイステッド・ネマチック型液晶表示器のコントラストは、入射光がオフ・ステート下では完全に遮ぎられていないので通常のダーク・モード下において余り高くない。この問題を解決し液晶表示器の視角を増加するために、既に多種の液晶表示器モード、例えば周知の垂直アライメント・モード等の液晶表示器モードが提出されている。この名称が示唆されるように液晶分子は正常時基板の内表面に垂直にアライニングし、そして電界の存在下において基板に平行するように９０°回転する。この液晶表示器モードは極めて広い視角と高いコントラストの表示器を造り出し、比較的高い輝度と２５ミリセコンドの反応時間を有する利点を有している。また、この液晶表示器は比較的少ない電力を消費することができる。
【０００５】
そして垂直アライメント・モードが開発された後、サブレベルに位置する液晶分子をアライニングするための新技術が提出され、慣用の研摩法の代りに紫外光を利用している。この種の技術は各個の液晶細胞に対して金字塔形突出物を付加する必要があり、そして該各個液晶細胞の表面は一個の分離したドメインを形成し、そのドメインの液晶分子は他のドメインの液晶分子と不同タイプのアライメントを形成している。この種の技術は多重ドメインの各ドメインを一画素細胞チャネル光線内と基板とに確保することにより直角でない或る角度を呈し、輝度を減少する代りに液晶表示器の視角を増大している。得られた結果は液晶表示器の視角上に全面的な増加を生ずると共に、視角の増加時に色調が変化しない。同時に研摩する必要がなく、かつプロセスを簡単化し、液晶が受ける汚損の可能性を低下する。この種の技術と垂直アライメント・モードとが結合した後形成された表示器が周知の多重ドメイン垂直アライメント（ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ＭＶＡ）モードであり、それはあらゆる方向に一個の１６０°の視角を生ずると共に約３００：１のハイ・コントラストを有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶分子の傾斜方向を制御する該金字塔形突出物は、液晶表示器のロー・スループットとハイ・コストとを来たすことから、近年主動マトリクス式液晶表示器が発展され、比較的好適な反応時間、比較的大きな視覚、比較的高いスループット及び比較的低いコストを有する傾向に発展しつつある。
【０００７】
本発明の目的はより好適な反応時間、より大きな視角、より高いスループット及びより低いコストを有する偏曲垂直アライメント・モードの液晶表示器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶表示器の技術的手段は以下のように定義される。
【０００９】
第１の本発明（請求項１に対応）に係る液晶表示器は、第１の電極を備えた第１の基板と、スイッチ素子と、このスイッチ素子に接続して設置され、そして少なくとも一つのゲートを有する第２の電極とを備えた第２の基板と、複数個の液晶分子を有し且つ前記第１の基板と前記第２の基板との間に設置された液晶層と、を備えてなり、その中、前記第２の電極は、前記ゲート中央の上方の位置にスリットを形成することにより、同一の電圧信号が印加される複数個の分段電極部に分割されたものであり、そして前記第１と第２の電極間の電圧による第２電界が前記液晶層に印加されておらず、かつ前記第１の電極と前記ゲートとの間の電圧によって第１電界が印加されている時は、前記スリット上方付近の液晶分子の方向が前記第１の基板及び前記第２の基板の表面に平行にアライニングするほか、他の液晶分子の方向が該第１の基板及び第２の基板の表面に垂直にアライニングし、一方、十分に前記第１電界と前記第２電界が前記液晶層に印加されている時は、前記他の液晶分子の方向が該第１の基板及び該第２の基板の表面に平行にアライニングするようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は上記第１の本発明の液晶表示器において、前記液晶分子が負誘電異方性（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有することを特徴とする。
【００１１】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は上記第１の本発明の液晶表示器において、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に間隙が発生するための間隔物を備え、
前記間隔物が金属及び有機材質の中の一種により組成されてなる、
ことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は上記第１の本発明の液晶表示器においてさらに、それぞれ前記第１の基板及び前記第２の基板に付着された両偏極板を有していることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の本発明（請求項５に対応）に係る液晶表示器は、共通電極を備えた第１の基板と、複数本のゲート線、複数本の信号線、及び複数個の画素電極が前記ゲート線及び前記信号線により定義された画素領域に形成された第２の基板と、複数個の液晶分子を有し、且つ前記第１の基板と前記第２の基板との間に設置され、そしてマトリクス・タイプの複数個の画素部分が定義された液晶層と、を備えてなり、前記画素電極は第１のスリットと第２のスリットを有し、前記ゲート線中央の上方にあたる所には前記第１のスリットが形成されてあり、隣接する二つの前記ゲート線の中間上方には前記第２のスリットが形成され、前記共通電極と画素電極と間の電圧による第２電界が前記液晶層に印加されておらず、かつ前記共通電極と前記ゲート線との間の電圧によって第１電界が印加されている時は、前記第１のスリット上方付近の液晶分子の方向が、前記第１電界により、前記第１の基板及び前記第２の基板の表面に平行にアライニングするほか、他の液晶分子の方向が該第１の基板及び第２の基板の表面に垂直にアライニングし、一方、十分に前記第１電界と前記第２電界が前記液晶層に印加されている時は前記他の液晶分子の方向が該第１の基板及び該第２の基板の表面に平行にアライニングするようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は上記第５の本発明の液晶表示器において、前記第２の基板がさらに、前記ゲート線上方に形成されたゲート絶縁層を備え、前記第２の基板はまたさらに、一部のゲート絶縁層上の、前記ゲート線上方に位置する所に形成された半導体層を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
上記第１の本発明の液晶表示において、前記スイッチ素子は例えばゲート、ソース／ドレーン（信号電極）を備えたフイルム・トランジスタである。
【００１６】
上記の説明と本発明の利点及び特徴は、下記の実施例に添付図面を参照しながら説明することにより、より一層深く理解できるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の典型的実施例を以下図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明による液晶表示器のダーク状態下の電極構造及び液晶分子のアライニング方式を示す図である。また図２は本発明による液晶表示器のホワイト状態下の電極構造及び液晶分子のアライニング方式を示す図である。これら図１及び図２に示すように、マトリクス基板及び相対基板１１は透明絶縁材質例えばガラスにより組成され、互いに間をあけて離れている。両透明電極１２、１３は透明導電材質例えばインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）により組成され、それぞれガラス基板１０、１２の内表面に形成されている。液晶層１００は負誘電異方性のツイステッド液晶分子１０１により組成され、マトリクス基板１０と相対基板１１との間に設けられている。基板１０、１１の外表面にはアナライザ及び偏極片（両者とも図示せず）がそれぞれマトリクス基板１０及び相対基板１１の上表面に付着されている。偏極片は液晶層１００に入射する光線と液晶層１００から離れる光線とをそれぞれ偏極化する。偏極片の偏極化方向は相互垂直をなしている。光源（バック・ライト）は光学シャッタ（図示せず）として液晶表示器の裏側に設けられている。他方、マトリクス１０はさらにカラー・フィルタ（図示せず）を具備している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本発明を具体化した液晶表示器はマトリクス基板１０と、相対基板１１と、マトリクス基板１０と相対基板１１との間に設置された液晶層１００とにより組成されている。共通電極１２はマトリクス１０の全体表面を覆い、画素電極１３は相対基板１１の内表面に配備されている。本発明のこの実施例によれば、液晶表示器の画素領域は複数個走査電極１４（ゲートとも言う）及び複数個信号電極１５（ソース／ドレーンとも言う）が交錯配列して形成されたマトリクスにより組成されている。ゲート１４及び信号電極１５はいずれもスイッチ素子例えばフィルム・トランジスタ（ＴＦＴ）の一部であり、相対基板１１上に形成されていると共に画素電極１３に接続されている。複数個スリット１６は画素領域１３の、ゲート中央の上方にあたる所に形成されている。この画素電極１３はスリット１６が電極１３上に形成されることにより複数個の分段電極部に分割されている。同一の電圧信号は分段電極部に印加する必要があると共に、これら分段電極部を電気的に接続しなければならない。
【００２０】
図１は電界が液晶層１００の上に印加されていない液晶表示器のダーク状態を示す図である。ゲート１４に形成され且つスリット１６を有する画素電極１３はゲート１４と直交する信号電極１５により組成されたマトリクスの上方に設置されている。液晶層１００の液晶分子は基板１０、１１の内表面に垂直にアライニングしているが、スリット１６の上方付近の液晶分子は基板１０、１１の内表面に平行にアライニングしている。偏曲片により発生した偏曲光線は基板１０、１１と平行にアライニングしている液晶層部分を通過することによりダーク状態に形成されている。
【００２１】
上記に説明されているように、電界を印加していない状況下、すなわち、電極１２と１３との間に電圧差がない状況下では、液晶分子１０１は基板１０、１１の内表面に垂直にアライニングしている。けれども、ゲート１４上方の画素電極１３におけるスリット１６付近の液晶分子は基板１０、１１の内表面に平行にアライニングしている。ゲート１４と共通電極１２との間に電圧差は傾斜した液晶分子１０１が基板１０、１１の内表面に平行するのを保持するように十分高く維持されているので、液晶層１００に印加された電界は液晶分子１０１の傾斜方向を決定することができる。液晶分子１０１の配列方向はゲート１４上方の一対毎の分段電極部により定義された平面に沿って配列しているために幾らか相違している。
【００２２】
図２は電極１２、１３を通して十分に電界を液晶層１００に印加してもたらしたホワイト状態を示す図である。図において、液晶層１００における液晶分子１０１は相対基板１１よりらせん的にマトリクス基板１０に９０°ツイストしており、そして液晶層１００の方向が連続的に変化している。偏極板により発生した偏極光線は液晶層１００を通過すると共にそれ自体の偏光は液晶層１００の方向変化に基づいて９０°回転する。このようにすると、アナライザを通過した光線はホワイト状態を形成する。図２から分るように、もし予定の電圧差が共通電極１２と分段電極部１３との間に印加された場合、液晶分子１０１は容易に且つ急速に基板１０及び１１の内表面に平行にアライニングするのでホワイト表示が発生する。
【００２３】
図３は本発明による好適な実施例の液晶表示器の画素領域を示す図である。この図に示すように、ゲート線１４は水平又は横向きに延伸し、かつ、信号線１５と交錯配列して画素マトリクスを形成している。各画素はゲート線１４と信号線１５とが交差する所に位置している。フィルム・トランジスタ（ＴＦＴ）はスイッチ素子として各画素付近に設けられている。画素電極１３はマトリクス方式で配設され、そして各画素電極１３はフィルム・トランジスタを通してゲート線１４及び信号線１５に接続されている。複数個のスリット１６は画素電極１３を複数個の分段電極部に分割するように画素電極１３上に設置されている。間隙物（図示せず）は間隙が発生するようにマトリクス基板と相対基板との間に配備されている。負誘電異方性を有している液晶分子は注入口を通して間隙内に注入される。これに続いて該注入口を封止すると共に一対の偏極板を個別の基板上に付着させて液晶表示器の製造を完成する。
【００２４】
図４は本発明による好適な実施例の液晶表面器の断面図である。図４に示すように、金属又は有機材質により組成された間隔物２００がマトリクス基板１０と相対基板１１との間に間隙を生ずるようにフィルム・トランジスト３０上に形成されている。相対基板１１上に形成されたフィルム・トランジスト３０は、ゲート１４と、ゲート１４上に形成されたゲート絶縁層３２と、該ゲート１４上方に位置する一部のゲート絶縁層３２上に形成された非結晶シリコン半導体３３と、非結晶シリコン半導体層３３上方に形成された信号電極（ソース／ドレーン）３４１、３４２とを備えている。保護膜５０は相対基板１１の全体表面を覆っている。画素電極１３は画素領域中に形成されていると共に、保護膜５０におけるコンタクト・ホール（図示せず）を介してドレーン領域３４２に接続されている。スリット１６は画素電極１３の、ゲート１４上方に位置する所に形成され、これにより画素電極１３を複数個の分段電極部に分割している。液晶層１００はフィルム・トランジスタ３０を有する相対基板１１とカラー・フィルタ（図示せず）を有するマトリクス基板１０との間に設置されている。
【００２５】
図５及び図６はそれぞれ本発明による液晶表示器の液晶分子がダーク状態下及びホワイト状態下においてアライン配列されたソフト模擬結果を示す図である。図５からはっきり分るように、スリット１６上方の液晶分子は基板表面と平行配列を呈している外、基板の表面にも垂直にアライニングしてダーク表示を形成している。図６からもよく分るように、液晶分子は基板表面と平行配列を呈してホワイト表示を形成している。ここで注意すべきところは、図５及び図６における液晶表示器の液晶分子がアライン配列されたソフト模擬結果がそれぞれ図１及び図２と同じ輪郭を有していることであり、これからも本発明による液晶表示器の機能の実用性を一層裏付けることができる。
【００２６】
上記に説明されたように、本発明による液晶表示器の液晶分子の方向は液晶層上の電界強度により決定される。相対基板上の画素電極を複数個の分段電極部に分割してゲート上方に位置するスリットを発生させることにより、液晶表示器のダーク状態及びホワイト状態を、分段電極部と共通電極との間の電界を通して液晶分子の配列を制御することによって急速かつ容易に達成することができる。本発明を従来の多重ドメイン垂直アライメント技術と比較すれば、本発明は確実にマトリクス基板上の突出物を除去できるほか、液晶表示器における液晶分子のアラインメント配列は適当に電界を共通電極及びゲートと重なった分段の画素電極間に印加してダーク状態及びホワイト状態を形成することにより達成される。このように突出物を除去しているので、本発明は反応時間、視覚、スループット及び製造コストにおいて有利である。
【００２７】
上記実施例は本発明を具体的に理解できるために例として挙げたもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されず、添付のクレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、置換、附加はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示器のダーク状態下の電極構造及び液晶分子のアライニング方式を示す図である。
【図２】本発明による液晶表示器のホワイト状態下の電極構造及び液晶分子のアライニング方式を示す図である。
【図３】本発明による好適な実施例の液晶表示器の画素領域を示す平面図である。
【図４】本発明による好適な実施例の液晶表示器を示す断面図である。
【図５】本発明による液晶表示器のダーク状態下のソフト模擬結果を示す図である。
【図６】本発明による液晶表示器のホワイト状態下のソフト模擬結果を示す図である。
【符号の説明】
１０   マトリクス基板                     １１    相対基板
１２   共通電極                     １３   画素電極
１４   ゲート                     １５   信号電極
１６   スリット                     ３０   フイルム・トランジスタ
１００ 液晶層                     １０１ 液晶分子
２００ 間隔物                     ３２   ゲート絶縁体
３３   半導体層                     ５０   保護膜
３４１、３４２  ソース／ドレーン
【図１】
0004541633.tif 000002
【図２】
0004541633.tif 000003
【図３】
0004541633.tif 000004
【図４】
0004541633.tif 000005
【図５】
0004541633.tif 000006
【図６】
0004541633.tif 000007